Determinación de la capacidad de producción, Friction Welder (Powerpoint) (página 2)

Partes: 1, 2, 3

La Empresa
Colada: El aluminio líquido obtenido en las salas de celdas es trasegado y trasladado en crisoles al área de Colada, donde se elaboran los productos terminados. El aluminio se vierte en hornos de retención y se le agregan, si es requerido por los clientes, los aleantes que necesitan algunos productos. Cada horno de retención determina la colada de una forma específica: lingotes de 10 kg. con capacidad nominal de 20.100 t/año., lingotes de 22 kg. con capacidad de 250.000 t/año, lingotes de 680 kg. con capacidad de 100.000 t/año, cilindros con capacidad para 85.000 t/año y metal líquido. Concluido este proceso el aluminio está listo para la venta a los mercados nacionales e internacionales.

El Problema
Planteamiento del problema
Actualmente, la reparación de las varillas anódicas por parte del Departamento de Varillas y Refractarios (cambio de puntas cuya longitud es menor a 180 mm) ha disminuido considerablemente. Las causas que han ocasionado estos retrasos importantes en la producción se presentan a continuación: tiempo de vida útil de la máquina Friction Welder, ausencia de repuestos y por consiguiente la difícil mantenibilidad del equipo, demoras por parte del personal (inicio de turno, comida, fin de turno, concesiones por fatiga, necesidades personales), inoperatividad del montacargas, baja disponibilidad de varillas a incorporar por faltas de puntas para la reparación de las mismas. Para esto se requiere realizar un estudio que permita determinar el número de puntas de varillas anódicas que requiere la empresa para lograr aumentar el inventario de varillas disponibles a incorporar por parte del Taller de Varillas y Refractarios de CVG Venalum.

Existen diferentes problemas en reducción por las cuales están llegando las varillas tan deterioradas al Taller. Esto se debe a que ocurren variaciones en los niveles de líquidos de las celdas (baño y metal), que incrementan la probabilidad de contacto entre el baño y las puntas de las varillas. El incremento en la temperatura de operación de las celdas en el orden de 4 a 5 º C, producto de la implementación de nuevo software de control de alúmina (multi-traking) para mejorar la eficiencia de corriente.
El Problema
Este incremento en la temperatura impacta en la velocidad de consumo del ánodo y en la tendencia a generar varillas con defecto de colada adherida. Se estima que los niveles de densidad de corriente que pasa por cada una de las puntas es relativamente alta para este tipo de proceso, lo que trae por consecuencia un incremento de temperatura a nivel de las puntas producto del efecto joule, lo que incrementa la probabilidad de generar el defecto de colada adherida.

El Problema
Debido a la baja eficiencia de trabajo de los equipos en funcionamiento que se ha venido presentando, se requiere realizar un estudio completo de las operaciones en la máquina para reducir en lo posible los tiempos de parada de emergencia y mediante la estandarización de las operaciones se obtendrá la capacidad de producción real de los equipos; identificando y evaluando las fallas presentes en el proceso y evaluación del operario, mejorando así las operaciones, ya que, la desincorporación de esta ocasionaría retrasos importantes en la producción, siendo esta la única que realiza este trabajo en la empresa y el mayor porcentaje de los defectos se producen en las puntas (punta fundida, colada, adherida, desgastadas o desiguales), la mayoría de estas tienen que ser cortadas y sustituidas por unas nuevas, de no ocurrir esto disminuiría la producción por faltas de varillas a incorporar a la sala de Envarillado, teniendo que ser reparadas en empresas privadas incrementando los costos de producción del Departamento y delegando el trabajo para el cual fue creado.

El Problema
Asimismo se busca la disminución de rechazos por descentrado de las puntas de yugo y su reproceso. Todo esto con el fin de obtener una producción promedio acorde a lo requerido.
En cuanto a las decisiones de distribución que existe en el Taller de Varillas no son las más adecuadas. Esto está afectando grandemente la eficiencia con que los operarios desempeñen sus tareas, la velocidad a la que se pueden elaborar los productos, la facultad de automatizar el sistema, y la capacidad de respuesta del sistema productivo ante los cambios en el diseño de los productos, en la gama de los productos elaborada o en el volumen de la demanda.
Ante tal situación se generan una serie de interrogantes las cuales se presentan a continuación:
¿Cuántas puntas se pueden sustituir por turno?
¿Cuánto tiempo dura el proceso de reparación de la varillas anódica?
¿Cuántas varillas anódicas son rechazadas por no cumplir con las especificaciones de control de calidad?
¿Cuáles son las fallas recurrentes que presenta la máquina?

El Problema
Objetivos
Objetivo general
Determinar la capacidad de producción de la máquina Friction Welder en el Departamento de Varillas y Refractarios de CVG Venalum.
Objetivos específicos
Diagnosticar la situación actual del Departamento de Varillas y Refractarios.
Describir las etapas que conforman el proceso productivo del Taller de varillas de CVG Venalum.
Analizar los principales factores que afectan la capacidad de procesamiento del sistema de soldadura por fricción.
Realizar un estudio de tiempo de los equipos que inciden directamente en la producción en el Taller de Varillas.
Estimar los tiempos promedios para la realización de las actividades que se ejecutan en el área de trabajo a través de un estudio de tiempo.
Calcular la disponibilidad real de la máquina Friction Welder del Taller de CVG Venalum.
Calcular la capacidad de producción de la máquina Friction Welder.

Alcance
El Problema
Con el desarrollo de esta investigación se desea determinar la capacidad de producción de la maquina Friction Welder en el Taller de Varillas. Realizar un estudio que permita mejorar el proceso y cubrir notablemente la demanda de varillas por parte de la Superintendencia de Envarillado de Ánodos.
Delimitación
La determinación de la capacidad de producción en la máquina Friction Welder se realizará en el Taller de Varillas.

La realización de este trabajo de investigación permitirá determinar la capacidad de producción real e identificar las principales fallas de los equipos que inciden directamente en la producción del Taller de Varillas, con la finalidad de aumentar la productividad.
Esta investigación se argumenta en la situación actual en que se encuentra funcionando la máquina Friction Welder del Departamento de Varillas y Refractarios, la cual ha disminuido su nivel de producción a través de los años, debido a la distintas fallas que viene presentando el sus diferentes sistemas (Mecánico, Eléctrico, Hidráulico, etc.) y que además se trata de un equipo con un tiempo de vida útil cumplido y que solo brinda la posibilidad de reparación de puntas de yugos menores de 180 mm, limitante que sigue haciendo al Departamento de Varillas y Refractarios (CVG Venalum) dependiente de contrataciones externas a costos elevados para la reparación de varillas con puntas mayores a 180 mm.
Justificación e importancia
El Problema

Limitaciones
El Problema
Las limitaciones e inconvenientes que se pueden presentar para la realización de esta investigación son:
Debido a las políticas de seguridad de la empresa, se recogerá la información durante el turno normal (de 7:00 am hasta las 3:00 pm), el cual es el permitido para los pasantes y tesistas.
Escasa información acerca del control de fallas, tiempos de parada de la maquina Friction Welder.
La dispersión de la información por las diferentes gerencias de la planta.
El tiempo otorgado por la empresa para la estadía en planta es de 16 semanas.
Ausencia de antecedentes de investigación, en relación a los costos reales de mantenimiento y producción de la máquina.

Diseño Metodológico
Tipo de investigación
Investigación descriptiva
Investigación evaluativa
Diseño de investigación
Se realizó como una investigación no experimental, debido a que no se realizara manipulación en forma deliberada en la variable independiente, simplemente se procederá a realizar observaciones de situaciones ya existentes.

Unidades de análisis
Diseño Metodológico
La población y la muestra se encuentra representada por la maquina Friction Welder V-200 la cual está ubicada en el Taller de Varillas, por lo tanto la muestra es coincidente con la población, debido a que se encarga de realizar soldadura por fricción, es decir, por el roce o frotamiento de dos metales, los cuales se calientan hasta que se derriten, logrando la unión o fusión de ellos a través de una presión que se ejerce entre el yugo y la punta. Este equipo tiene una capacidad instalada de reparar 300 puntas por semanas.
Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Entrevista no estructurada
Paquetes computarizados
Observación directa
Análisis de contenido
Registro
Tales como:
Microsoft Excel
Power Point y Microsoft Word

Materiales y equipos
Diseño Metodológico
Equipos utilizados
Equipos de protección personal.
Botas de seguridad
Pantalón (Jeans)
Camisa (manga larga)
Recurso humano
Personal bibliotecario
Jefe y empleado del Departamento y Taller de Varillas y Refractarios
Tutor Industrial
Tutor Académico
Materiales
Informes técnico
Calculadora
Lápices y bolígrafos
Reportes
Computador e impresora

Procedimiento metodológico
Diseño Metodológico
Entrevistas al personal que labora en el Departamento de Varillas y Refractarios y el Departamento de Envarillado con el fin de recopilar la información necesaria.
Identificación de la situación actual del Departamento y la máquina a estudiar. Para ello se elaborará un diagrama de Ishikawa para determinar así las causas principales que afectan la capacidad de procesamiento de la máquina Friction Welder.
Elaboración de gráficos para el análisis de la capacidad de producción de la máquina Friction Welder.
Análisis y tabulación de los datos necesarios, con el uso del diagrama de pareto para realizar el estudio del índice y tipos de fallas, frecuencia en los sistemas y subsistemas, y el motivo de ellas.
Realización del estudio de tiempo para determinar el número de puntas de varillas anódicas que requiere la empresa para aumentar el inventario.
Comparación de los resultados obtenidos con la situación actual, con la finalidad de proponer mejoras al proceso.
Validación de los resultados obtenidos con en el personal de CVG Venalum. 

Situación Actual
El Departamento de Varillas y Refractarios, tiene como función entre otras la reparación y acondicionamiento de las varillas anódicas defectuosas provenientes del Departamento de Envarillado de Ánodos; para llevar a cabo esta labor cuenta con una serie de operaciones dentro de las cuales podemos destacar: soldadura de bimetálico, relleno de barras erosionadas, enderezado de barras, desprendimiento de la colada adherida, reparación de refractarios y soldadura automatizada de puntas de yugo por fricción (Friction Welder).
Para llevar a cabo el acondicionamiento de las varillas con defectos; el Departamento de Varillas y Refractarios cuenta dentro de sus instalaciones con nueve estaciones de trabajo y dos patios de selección-ordenamiento de varillas. El plano que se presenta, sintetiza la distribución de planta actual del Departamento, en el mismo se puede apreciar la ubicación de cada una de estas estaciones de trabajo.

Dentro de los propósitos del Departamento de Varillas y Refractarios está asegurar la calidad, cantidad y oportunidad de varillas ensambladas, recuperadas y reparadas.
 
Es así como a través de este conjunto de operaciones el Departamento de Varillas y Refractarios asegura la disponibilidad y acondicionamiento de las varillas anódicas utilizadas en el proceso de envarillado de ánodos, garantizando la continuidad en el ensamblaje de ánodos envarillados, componente esencial en el proceso de reducción de aluminio.
A finales del año 2009 CVG Venalum disminuye sus niveles de producción al sacar de operación aproximadamente el 45% de las celdas operativas a causa de la problemática energética por la que atravesaba el país. Durante el año 2011 se presentaron retrasos en la recepción de estos materiales debido a la situación financiera que atravesaba la empresa, así como por paralizaciones laborales que impactaron en la condición operativa del proceso de obtención de aluminio.
Situación Actual

Por tal motivo se elaboraron estrategias para mantener las celdas operativas y una de ellas fue subir la permanencia de los ánodos cocidos en las celdas a 28 días en P-19 y a 25 días en V línea, acción que se realizó en el mes de octubre 2011. En diciembre se acentuaron los problemas con el suministro de coque principalmente y se evalúo la posibilidad de sacar más celdas fuera de servicio buscando igualar la disponibilidad de ánodos con los requerimientos de celdas (para el cierre de este mes se tenían 536 celdas conectadas).
Para enero 2012 la permanencia del ánodo en las celdas estaba en 28 días, y se mantuvo entre 25 y 27 días hasta marzo (para el 5/3/2012 se tenían 514 celdas conectadas con tendencia a seguir la desincorporación). Luego en la segunda semana de marzo se inicia un paro laboral, que duró aproximadamente 52 días, lo que trajo como consecuencia que los atrasos aumentaran y el ánodo se disparara a 37 días hacia la primera semana de abril por lo que en la segunda semana de abril se empiezan a sacar las celdas (en 15 días se sacaron 237 celdas, mientras que en marzo se sacaron 57 celdas para un total de 294 celdas desconectadas). Para finales de abril se baja a 23 días su duración y luego a mediados de mayo se baja a 20 días y se mantiene hasta octubre 2012 cuando vuelve a 22 días.
Situación Actual

Los altos tiempos de permanencia de los cabos en las celdas trajo como consecuencia un incremento masivo de puntas dañadas por ataque de baño y puntas fundidas, que hasta la fecha no han podido recuperarse. La no disponibilidad de ánodos para garantizar la operación de cambio de ánodos en celdas genera incremento en el daño de la varilla anódica, mayor generación de carboncillo, lo cual contribuye al desbalance térmico, disminución de la pureza del metal así como alto riesgo de desincorporación masiva de celdas.
 
Para el año 2013, 2014 y 2015 hubo un promedio del 29,18% de ausentismo laboral debido a la falta de transporte. Esto trajo como consecuencia que los atrasos aumentaran y la duración del ánodo cocido en celdas se disparara. El resultado de estas irregularidades afectó directamente al Departamento de Varillas al no estar preparado para tal situación en la cual se incrementó la cantidad de varillas defectuosas a reparar.
Situación Actual

Situación Actual
MANO DE OBRA
La mano de obra requerida en un turno de trabajo para la reparación de varillas con puntas defectuosas que requieran ser sustituidas, se define mediante tres operaciones fundamentales
INSUMOS Y EQUIPOS
Materia prima (Soldadura por fricción)
Para realizar la reparación de las varillas anódicas que tengan defectos en las puntas y en la cual sea necesario sustituir algunas de estas, se utilizan puntas de yugo cuyo material es acero ASTM-A105.

Materiales y Equipos
Situación Actual
PROCESO REPARACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO VARILLAS ANÓDICAS
Corte de Punta
Para realizar el proceso de corte de puntas, primordialmente se deben trasladar las varillas anódicas en lotes de siete unidades desde el patio de almacenaje externo, luego se deben colocar las varillas en la mesa de corte de puntas dañadas, se limpia el área de corte de la varilla con el cepillo de alambre, después el operador enciende el soplete y lo acerca a la punta seleccionada en el yugo y la precalienta, para posteriormente realizar el corte de puntas, y por último detiene el equipo de oxicorte y desmonta la varilla con puntas cortadas de la mesa de corte.

Soldadura por fricción
Situación Actual
Utiliza el método de soldadura por fricción, que aprovecha el calor generado por la fricción mecánica entre la punta que está en movimiento y el yugo que está fijo. El principio de funcionamiento consiste en que la punta en revolución gira en un movimiento de rotación fijo o variable alrededor de su eje longitudinal y se asienta sobre la otra pieza (Yugo).
Corte de Rebaba
Este proceso consiste en retirar el sobresaliente irregular formado en la superficie de la junta soldada. Esta operación era realizada por la máquina Friction Welder pero fue retirada del ciclo automático de soldadura, según opinión del mecánico y los supervisores del área debido a problemas generados en las cuchillas como en los yugos
CLASIFICACIÓN DE DEFECTOS EN LAS PUNTAS